佃 柳，鄭 祥，郁達(dá)偉，魏源送,4

(1.中國(guó)人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院，北京 100872； 2.中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心水污染控制實(shí)驗(yàn)室，北京 100085；3.中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境模擬與污染控制國(guó)家重點(diǎn)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，北京 100085；4.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100049)

合流制排水系統(tǒng)(combined sewer system, CSS)是城市排水系統(tǒng)的重要組成部分，包括雨、污合流制管道收集系統(tǒng)和末端控制系統(tǒng)[1-2]，用同一套管道收集和傳輸雨水和污水，最終退水到受納水體中[3]。早期城市污水管道系統(tǒng)不完善，形成了目前城市核心區(qū)合流制管道占比較高的現(xiàn)狀，囿于改造難度和成本，這些存量合流制管道仍將長(zhǎng)期存在。例如，2015年英國(guó)城鎮(zhèn)排水管道的總長(zhǎng)為32.3萬(wàn)km，雨污合流管道占比70%[4-5]；2010年德國(guó)城鎮(zhèn)的排水管道長(zhǎng)達(dá)54萬(wàn) km，其中雨污合流管道、污水管道和雨水管道分別占46%、33%和21%[6]；法國(guó)、日本的雨污合流管道占排水管道長(zhǎng)度的70%左右[5]，其中東京的占比為83%，而大阪市的占比高達(dá)97%[7]；美國(guó)采用合流制排水管道的州有32個(gè)，大多數(shù)分布在美國(guó)的東北部和五大湖地區(qū)[8]。

我國(guó)城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)自20世紀(jì)80年代中后期開(kāi)始在新建地區(qū)逐步采用分流制，GB 50014—2006《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定新建地區(qū)宜采用分流制；2011年修訂為新建地區(qū)應(yīng)采用分流制(干旱地區(qū)除外)?！吨袊?guó)城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒：2016》[9]數(shù)據(jù)表明，我國(guó)雨污合流管道占比在東部、中部、西部和東北地區(qū)分別為14.05%、25.88%、19.04%和38.93%，而北京為10.03%，雨污合流管道占比東部低、西部高，占比明顯低于發(fā)達(dá)國(guó)家城鎮(zhèn)。

在降水徑流形成時(shí)，CSS存在流量超過(guò)管道截留能力的情況，導(dǎo)致雨污合流制管道部分廢水直接溢流到地表水體形成瞬時(shí)污染源，稱為合流制管道溢流(combined sewer overflows,CSOs)污染[10]。由于CSOs污染主要存在于城鎮(zhèn)核心區(qū)和建成區(qū)，對(duì)城鎮(zhèn)水環(huán)境和親水空間的影響較大，已成為我國(guó)城鎮(zhèn)日益突出的瞬時(shí)污染源。同時(shí)，CSOs也是降水徑流進(jìn)入和補(bǔ)充地表水體的重要途徑，成為城鎮(zhèn)地表水重要的季節(jié)性非常規(guī)水源。

CSOs是重要的季節(jié)性河道水源，更是突出的瞬時(shí)污染源，其污染控制是海綿城市建設(shè)、城市黑臭水體治理等的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[11]。CSOs的污染特征較為復(fù)雜，涉及降水徑流、管網(wǎng)沖淤和污染釋放等過(guò)程，而CSOs的水量特征仍有待進(jìn)一步研究，影響了CSOs污染控制措施的實(shí)施。本文綜述了CSOs污染的來(lái)源、成因和影響及CSOs污染常用控制措施的研究進(jìn)展，指出管道沉積物監(jiān)測(cè)和管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化是控制CSOs污染的關(guān)鍵。

1 CSOs污染的來(lái)源與特性

1.1 CSOs污染的來(lái)源

合流制管道水量主要來(lái)自降水徑流和生活污水，有時(shí)也包括工業(yè)廢水、農(nóng)田和綠化退水等，因此CSOs污染通常認(rèn)為有降水徑流、生活污水和管道沉積物3個(gè)主要來(lái)源[12]，現(xiàn)有研究認(rèn)為合流制管道沉積物是CSOs污染的重要來(lái)源，其多種污染物的貢獻(xiàn)率一般在47%～80%[13-14]。CSOs所攜帶的污染物中，管道沉積物貢獻(xiàn)了SS、VSS、TSS、COD、BOD5、TOC、TN、TP的50%以上，而徑流雨水、生活污水分別貢獻(xiàn)了25%左右，只有氨氮、凱氏氮主要來(lái)源于徑流雨水和生活污水[12-16]。此外，CSOs還可能攜帶重金屬，研究表明重金屬主要來(lái)源于降水徑流[17]。Gromaire-Mertz等[12]總結(jié)了巴黎31次降水事件，發(fā)現(xiàn)CSOs中鉛和鋅主要來(lái)源于金屬屋頂腐蝕，并通過(guò)降水徑流匯入合流制管道；而銅主要來(lái)源于排水管中沉積物的侵蝕、沉積和釋放過(guò)程(約貢獻(xiàn)28%～68%)，降水徑流和生活污水對(duì)銅的貢獻(xiàn)率始終低于30%[13]。上述研究表明，控制管道沉積物對(duì)控制CSOs的多數(shù)污染物具有重要意義。

管道沉積物、降水徑流和生活污水均深受人類(lèi)活動(dòng)的影響，日益加速的流域系統(tǒng)城市化更直接強(qiáng)化了人類(lèi)活動(dòng)的影響。傳統(tǒng)城市化進(jìn)程降低了下墊面滲透能力，加速了產(chǎn)匯流過(guò)程，最終增加了降水徑流強(qiáng)度和徑流量。天氣晴朗時(shí)，人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生的污染物積累儲(chǔ)存在城市下墊面(特別是屋頂、道路、停車(chē)場(chǎng)等)，在降水過(guò)程中，污染物隨城市徑流匯入合流制管道，并因?yàn)橐缌鞫糠种苯优湃胧芗{水體，惡化水體水質(zhì)[18]。因而，CSOs污染的控制既要控制管道沉積物，又要從海綿城市、綠色基礎(chǔ)設(shè)施等源頭出發(fā)，進(jìn)行合理規(guī)劃和低影響開(kāi)發(fā)，從而降低降水徑流的峰值流量，減少CSOs事件次數(shù)，實(shí)現(xiàn)CSOs的水質(zhì)水量協(xié)同控制。

1.2 CSOs污染的特性

CSOs污染的特性包括典型污染物、污染負(fù)荷及其影響因素等。由于管道沉積物的存在，導(dǎo)致CSOs的多種污染物可能在沉積物中形成潛在的協(xié)同效應(yīng)，強(qiáng)化了溢流事件對(duì)水環(huán)境的沖擊。通常入河污染負(fù)荷是水量乘以水質(zhì)(污染物濃度)的概念，但CSOs過(guò)程中水量波動(dòng)較大，并且溢流污染物濃度極大地受溢流沖刷強(qiáng)度影響，CSOs水質(zhì)水量之間具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，難以簡(jiǎn)單采用常規(guī)的平均流量乘以平均濃度來(lái)計(jì)算CSOs污染負(fù)荷，有必要分別總結(jié)CSOs水質(zhì)、水量及其相互關(guān)系。

1.2.1CSOs水質(zhì)特性

CSOs中重金屬和病原微生物的污染也受到關(guān)注，西班牙CSOs中鋅的濃度較大，而巴黎CSOs的重金屬也較為突出。關(guān)于微生物量，Al Aukidy等[27]發(fā)現(xiàn)在意大利東北部的海域，相對(duì)于污水處理廠排入海域的水量，CSOs只占8%，但其排入水體中的病原微生物量卻占90%以上；不僅如此，CSOs中還存在賈第鞭毛蟲(chóng)、隱孢子蟲(chóng)[28]和諾如病毒[29]等，但是國(guó)內(nèi)在這方面的調(diào)查做得比較少，有待進(jìn)一步研究。

近年來(lái)，CSOs污染中的微污染物也受到關(guān)注，Ellis等[30-31]研究表明，除了污水處理廠排放的污水外，城市地表水體中微污染物的主要來(lái)源是雨水徑流和CSOs。Launay等[32]在7次降水事件中，評(píng)估了69種有機(jī)微污染物的排放量，其中60種微污染物存在于CSOs中，包括PPCPs、城市殺蟲(chóng)劑、工業(yè)化學(xué)品、阻燃劑、增塑劑和PAHs。國(guó)內(nèi)的情況尚不清楚。

隨著國(guó)外基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的增加，越來(lái)越多的研究者利用所獲取的歷史數(shù)據(jù)并結(jié)合模型等方法進(jìn)行CSOs水質(zhì)的模擬，環(huán)境流體動(dòng)力學(xué)模型(EFDC)[33]、水質(zhì)分析模擬程序(WASP)[33]、條件回歸樹(shù)測(cè)試[34]、流體動(dòng)力學(xué)模型[35]等方法的應(yīng)用使得CSOs水質(zhì)進(jìn)一步得以明確，有助于制定改善水質(zhì)的方案，國(guó)內(nèi)研究應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況合理借鑒。

1.2.2CSOs水量特性

一般用累積水量表示CSOs水量和污染貢獻(xiàn)，但CSOs具有瞬時(shí)性和間歇性，瞬時(shí)流量變化幅度很大，很難通過(guò)瞬時(shí)觀測(cè)就直接計(jì)算出CSOs水量，通常需要在整個(gè)降水過(guò)程中連續(xù)不斷地監(jiān)測(cè)。2014年6—9月，Al Aukidy等[27]連續(xù)監(jiān)測(cè)了意大利一個(gè)海濱城市的CSOs水量情況，發(fā)現(xiàn)CSOs水量占該區(qū)域排放總量的8%。由于 CSOs水量的連續(xù)監(jiān)測(cè)耗時(shí)耗力，且影響因素很多，現(xiàn)有研究更偏重降水量、降水徑流量和截留倍數(shù)等參數(shù)的關(guān)系研究[20-22]。CSOs水量特性較為復(fù)雜，需要進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)或使用模型[36]等手段來(lái)進(jìn)一步研究，從而明確CSOs的水量特征。

1.2.3CSOs水質(zhì)與水量間的關(guān)系

CSOs存在初始沖刷效應(yīng)(first flush)，在CSOs的初始階段，污染物的負(fù)荷相對(duì)較高[37-38]。Barco等[37]在面積為12.7 hm2的城市集水區(qū)探究了CSOs水質(zhì)與水量的關(guān)系，驗(yàn)證了各種污染物的初始沖刷效應(yīng)，結(jié)果表明所研究的23次降水事件中，幾乎所有的降水事件以及所有的污染物均存在初始沖刷現(xiàn)象，平均前20%的徑流量中包含了40%的污染物負(fù)荷，但降水強(qiáng)度較小時(shí)(累積降水量小于7 mm，持續(xù)降水時(shí)間小于50 min)，初始沖刷效應(yīng)比較微弱。

1.3 CSOs污染的影響

CSOs污染的來(lái)源既包括地表雨水徑流和生活污水，也包括管道沉積物，其水質(zhì)既綜合了徑流雨水和生活污水的特征，也受到合流制管道狀況、降水性質(zhì)等多種因素的影響，因而CSOs的水質(zhì)情況非常復(fù)雜，水量也很不穩(wěn)定。Gromaire-Mertz等[12]研究發(fā)現(xiàn)，SS是CSOs污染的重要載體，有機(jī)物(VSS、COD、BOD5等)對(duì)受納水域具有沖擊效應(yīng)，重金屬(Cd、Cu、Pb、Zn等)對(duì)受納水體具有嚴(yán)重的累積效應(yīng)。因此CSOs污染主要是通過(guò)污染受納水體而引發(fā)一系列環(huán)境問(wèn)題，破壞公共環(huán)境及生態(tài)環(huán)境[39]。CSOs具有以下危害[40]：①導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化；②破壞水體生態(tài)結(jié)構(gòu)；③影響受納水體的觀賞價(jià)值；④危害公共健康；⑤制約整個(gè)城市的可持續(xù)發(fā)展。

定量評(píng)估CSOs對(duì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的方法有動(dòng)態(tài)溢流風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(DORA)[41]、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)(BN)模型[39]等。動(dòng)態(tài)溢流風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是通過(guò)考察徑流量、排水管道中存儲(chǔ)的水的體積以及影響徑流預(yù)測(cè)的不確定因素等指標(biāo)，來(lái)量化評(píng)估CSOs風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而提出控制措施來(lái)有效降低CSOs污染風(fēng)險(xiǎn)；而貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型用于評(píng)估因降水引發(fā)的CSOs污染中微生物污染對(duì)公眾及生態(tài)環(huán)境造成的風(fēng)險(xiǎn)。

2 CSOs污染的影響因素

2.1 降水徑流

降水的基本特征包括降水量、降水歷時(shí)、降水間隔、降水強(qiáng)度、前期晴天數(shù)和雨型等，不同參數(shù)條件下，CSOs的特性也不同。降水徑流具有污染稀釋和管道沉積物沖刷兩種作用，張智等[42-43]研究表明，小到中雨(5～16.9 mm/d)時(shí)稀釋效應(yīng)明顯；中到大雨(17～37.9 mm/d)時(shí)，管道沖刷效應(yīng)逐步突出，CSOs污染物濃度上升；暴雨(50～99.9 mm/d)時(shí)以稀釋作用為主。Bersinger等[44]將在線監(jiān)測(cè)與條件回歸樹(shù)測(cè)試相結(jié)合，識(shí)別出影響CSOs污水中COD濃度的3個(gè)主要影響因子為前期晴天數(shù)、平均降雨強(qiáng)度和降雨前管網(wǎng)中的流量。當(dāng)前期晴天數(shù)低于2.375 d且平均降水強(qiáng)度也低(<0.867 mm/h)時(shí)，CSOs污水中COD濃度較低，具體得出的參數(shù)會(huì)根據(jù)預(yù)測(cè)模型和各地歷史數(shù)據(jù)的不同而有所差異，例如Bersinger等[45]在2015年采用條件回歸樹(shù)測(cè)試得到的使CSOs污水中COD濃度達(dá)到最大值的前期晴天數(shù)臨界值為5 d。

降水區(qū)域的下墊面會(huì)影響CSOs的特性。下墊面是大氣與其下界的固態(tài)地面或液態(tài)水面的分界面，城市下墊面主要有屋面、路面和綠地3種形式[46]，不同的下墊面由于其材質(zhì)、污染積累過(guò)程等不同，降水時(shí)所形成的徑流污染性質(zhì)也不相同，從而最終CSOs的污染特性也不同。Gromaire-Mertz等[12，47]監(jiān)測(cè)研究了巴黎某集水區(qū)的徑流雨水水質(zhì)，發(fā)現(xiàn)徑流雨水中重金屬污染主要來(lái)自屋面，SS和COD主要來(lái)自庭院和街道。趙磊等[15]的研究表明，城市下墊面降水徑流污染物輸出濃度大小順序?yàn)榈缆贰⑼ピ汉臀蓓?，道路是城市面源污染的關(guān)鍵源區(qū)，占總降水徑流量約1/4的道路產(chǎn)出了40%～80%的污染物負(fù)荷，而占總降水徑流量近一半的屋頂僅產(chǎn)生了4%～30%的污染物負(fù)荷。

2.2 生活污水

生活污水是CSOs污染負(fù)荷的主要來(lái)源之一，而城市生活污水的水質(zhì)水量變化復(fù)雜，受人口數(shù)量及素質(zhì)、城市功能區(qū)類(lèi)型、季節(jié)、時(shí)間等各方面因素的影響，因而CSOs的水質(zhì)水量也受到這些因素的綜合影響。

另外，生活污水之所以成為CSOs污染負(fù)荷的來(lái)源之一，是因?yàn)榻邓枯^大時(shí)，管道中的生活污水與降水徑流的總量超過(guò)管道負(fù)荷，造成溢流，因而兩者之間的混合比直接影響了CSOs污水的水質(zhì)。Hvitved-Jacobsen[48]提出了混合比的具體計(jì)算方式，根據(jù)其計(jì)算公式，既可計(jì)算一次降水的溢流污染負(fù)荷，也可計(jì)算出CSOs每年產(chǎn)生的污染物平均負(fù)荷，評(píng)估其對(duì)受納水體的影響。

2.3 合流制管道

a. 管道截流倍數(shù)。CSS在降水時(shí)被截留的降水徑流量與平均旱流污水量的比值稱為截流倍數(shù)n0，一定程度上反映了合流制管道的截污能力。GB50014—2006《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，n0應(yīng)根據(jù)旱流污水的水質(zhì)、水量、排放水體的環(huán)境容量、水文、氣候、經(jīng)濟(jì)和排水區(qū)域大小等因素經(jīng)計(jì)算確定，宜采用2～5。通常截留倍數(shù)越大越好，但當(dāng)超過(guò)一定值后，其截留效果增加的就不再明顯；同時(shí)過(guò)高的截留倍數(shù)會(huì)導(dǎo)致管道造價(jià)和沉積物迅速增加，反而不利于CSOs污染控制，因而應(yīng)選定適宜的截留倍數(shù)[49]。國(guó)內(nèi)外合流制管道截流倍數(shù)選取情況[19-50]各不相同，英國(guó)、德國(guó)、比利時(shí)、西班牙等歐洲國(guó)家分別將其定為5、3、2～5、2～3；日本定為2；中國(guó)、美國(guó)國(guó)土面積大，各地氣候條件差距大，截留倍數(shù)范圍較大，定為2～5，其中，北京為1～2，天津?yàn)?～5，沈陽(yáng)和上海均為2，而武漢和桂林則均定為1。

b． 管道沉積物污染。現(xiàn)有研究表明，管道沉積物是CSOs污染的重要來(lái)源，其原因是在非雨季時(shí)，合流制管道內(nèi)只有生活污水，水量少、流速低，管道充滿度低，污水里的污染物很容易沉積到管道底部。降水時(shí)，由于沖刷作用，部分沉積物會(huì)重新進(jìn)入流動(dòng)的污水中，使合流制污水的污染負(fù)荷變高[51]。楊云安等[52]研究表明，中國(guó)老城區(qū)不同功能區(qū)的管道沉積物粒度分布范圍是d10=1.89～6.57 μm、d50=12.38～33.00 μm、d90=39.06～129.67 μm，功能區(qū)之間的粒度分布略有差異，但無(wú)顯著規(guī)律。石山[53]進(jìn)一步分析了污水管道中沉積物的組分，發(fā)現(xiàn)管道中的沉積物以無(wú)機(jī)物顆粒為主，而有機(jī)物組分占比不足20%，這與Michelbach[54]的研究結(jié)果類(lèi)似。究其原因，進(jìn)入管道中的無(wú)機(jī)物的粒徑和密度大于有機(jī)物，不易被流水沖走，更容易在管道中沉積。

CSOs污染特性主要受生活污水對(duì)管道沉積物的影響，以及降水徑流特性和管道特征對(duì)沉積物沖刷的影響，總體來(lái)說(shuō)，人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度大、降水少而集中的城市區(qū)域CSOs污染更為嚴(yán)重。合流制管道的水量水質(zhì)影響因素多、地域區(qū)別大，從而使得CSOs污染問(wèn)題較為復(fù)雜，需要進(jìn)行深入的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，明確污染特征和成因，為針對(duì)性的CSOs污染控制措施提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從而提出地域性的CSOs污染高效控制策略。

3 CSOs污染控制方法

很多國(guó)家如美國(guó)、日本、德國(guó)等早在20世紀(jì)60年代就意識(shí)到了CSOs污染問(wèn)題，并開(kāi)展了控制研究，從而制定了一系列的控制規(guī)范。CSOs污染控制措施可根據(jù)CSOs的產(chǎn)、流、匯過(guò)程將其歸納為源頭控制、過(guò)程控制和末端控制三大類(lèi)，其中，過(guò)程控制包括管道控制、存儲(chǔ)調(diào)蓄兩個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)都發(fā)揮著重要作用。

3.1 源頭控制

現(xiàn)有研究表明，快速匯集的降水徑流初始沖刷是CSOs污染的重要成因，因而CSOs污染的源頭控制主要是控制雨水徑流，減少其進(jìn)入CSS的峰值徑流量是改善CSOs的水質(zhì)和降低CSOs水量的主要途徑。源頭控制包括管理和技術(shù)兩種手段，其中管理手段主要是由歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家率先提出的，包括最佳管理措施(BMPs)[55]、多層次全過(guò)程控制政策[56]等；而目前較為先進(jìn)的技術(shù)是低影響開(kāi)發(fā)(low impact development，LID)，國(guó)內(nèi)又叫“海綿城市”[57-59]，常用于雨洪控制的LID包括屋頂綠化、植被淺溝、滲透鋪裝、雨水花園等[60]。生物濾池是一種典型的LID，這些年被廣泛應(yīng)用于控制城市雨水徑流污染。Wu等[61]提出了一種含有飽和帶的多層生物濾池，主要用于探究生物濾池對(duì)污染的去除效率以及飽和時(shí)間(浸泡時(shí)間)的影響。蔡慶擬等[62]基于SWMM模型的LID模塊，模擬分析采用滲透鋪裝、下凹式綠地、雨水花園以及不同LID組合的方案對(duì)城市雨洪的控制作用，發(fā)現(xiàn)采用滲透鋪裝、下凹式綠地和雨水花園等LID措施，洪峰流量和徑流系數(shù)均明顯降低，可有效緩解市政管道的排水壓力，各種LID措施的雨洪控制效果在低重現(xiàn)期降水時(shí)更為顯著。

3.2 過(guò)程控制

CSOs污染的過(guò)程控制主要從管道控制和存儲(chǔ)調(diào)蓄兩個(gè)方面考慮。

a. 管道控制。主要是從管道設(shè)計(jì)的角度來(lái)控制CSOs的污染狀況，例如選取合適的合流制管道截流倍數(shù)，一般是在環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)許可的前提下，盡量選取較小的截流倍數(shù)，這樣可經(jīng)濟(jì)有效地截留污染物。除截留倍數(shù)的選擇外，管道的銜接也至關(guān)重要，但目前國(guó)內(nèi)的市政排水與水利排澇兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的銜接仍無(wú)規(guī)范的統(tǒng)一方法，黃國(guó)如等[63]針對(duì)該問(wèn)題，通過(guò)模型研究提出了城市排水管道的規(guī)劃建設(shè)應(yīng)至少保證排水口底高程高于河道底高程0.5 m以上的建議。此外還有控制管道的滲漏和滲入、原位修復(fù)管線以及對(duì)管道進(jìn)行定期沖洗等措施，其中控制管道的滲漏和滲入以及原位修復(fù)管線是針對(duì)現(xiàn)存管道的破損、缺陷等問(wèn)題，對(duì)其進(jìn)行修復(fù)；而管道沖洗則是在旱季時(shí)，對(duì)管道內(nèi)的沉積污染物進(jìn)行定期沖刷，并直接送入污水處理廠進(jìn)行處理后再排放，避免在雨天造成沉積污染物釋放并溢流的現(xiàn)象[48，64]。沖洗方式主要分為人工沖洗和機(jī)械沖洗，而沖洗的頻率與強(qiáng)度則與管道內(nèi)污染物的沉積、沖刷、釋放規(guī)律有關(guān)，需加強(qiáng)監(jiān)測(cè)并進(jìn)一步研究。

b. 存儲(chǔ)調(diào)蓄。指在產(chǎn)流過(guò)程中設(shè)置調(diào)蓄設(shè)施，將雨水、雨污混合廢水暫時(shí)存儲(chǔ)起來(lái)，待流量減小時(shí)再進(jìn)行處理。該方式能夠有效削減洪峰流量，降低下游合流制干管以及截流泵站的實(shí)際容量，從而達(dá)到減輕CSOs污染的目的[7]。該方式是發(fā)達(dá)國(guó)家最初進(jìn)行CSOs污染控制時(shí)采用的方法，其中德國(guó)早期對(duì)CSOs污染控制的典型方法就是修建大量的雨水池用以截流處理合流制管道中的污染雨水[65]；日本的雨水資源非常豐富，為了緩解CSOs污染，同時(shí)也為了將雨水資源再利用，在20世紀(jì)70年代開(kāi)始研究雨水調(diào)蓄池[66]。隨著對(duì)CSOs研究的深入，存儲(chǔ)調(diào)蓄已初步形成了一套相對(duì)完善的設(shè)計(jì)計(jì)算方法和運(yùn)行管理體系，發(fā)達(dá)國(guó)家也逐漸將存儲(chǔ)調(diào)蓄過(guò)渡為源頭控制[67]。我國(guó)由于仍處于CSOs污染控制探索階段，加之合流制管道大部分位于開(kāi)發(fā)密度較高的老城區(qū)，受場(chǎng)地條件限制，很難采用源頭控制技術(shù)，因而存儲(chǔ)調(diào)蓄比較適合現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)的CSOs污染控制。調(diào)蓄池形式多樣，最主要的是溢流截流池和分流裝置兩種[68]。中間調(diào)蓄設(shè)施的設(shè)計(jì)和CSOs水質(zhì)水量密切相關(guān)，需對(duì)水質(zhì)水量進(jìn)行實(shí)地調(diào)研。

3.3 末端控制

末端控制主要是管道系統(tǒng)末端的污染物凈化，以減少排入受納水體的污染物負(fù)荷量，去除的物質(zhì)包括營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(氮磷等)、有機(jī)污染物質(zhì)、微生物等。末端控制方法主要有旋流分離器分離、薄板分離、砂濾分離、格柵分離等機(jī)械方法和吸附、混凝、絮凝、消毒等物理化學(xué)方法。通常情況下，由于長(zhǎng)期多因素的污染，受納水體的水質(zhì)惡劣，CSOs污染的治理只是整個(gè)水域治理修復(fù)的一小部分，因而有研究者[5]也認(rèn)為末端控制也包括在最大化去除CSOs污染物質(zhì)后，對(duì)整個(gè)受納水體進(jìn)行的生態(tài)修復(fù)，生態(tài)修復(fù)措施包括人工濕地、植被過(guò)濾帶、入滲溝等。本文所述的CSOs污染削減技術(shù)不考慮受納水體的生態(tài)修復(fù)。

不論是源頭控制、過(guò)程控制還是末端處理，都是CSOs污染控制的有效途徑，但是源頭控制和過(guò)程控制并不能徹底解決CSOs污染問(wèn)題，當(dāng)降水量較大時(shí)，依然會(huì)發(fā)生溢流，因而末端處理是CSOs污染的最有效、最徹底同時(shí)也是最快的解決方法。

a. 機(jī)械方法。用于CSOs污染控制的機(jī)械方法包括旋流分離器分離、薄板分離、砂濾分離、格柵分離等，其中最典型且運(yùn)用最廣泛的機(jī)械方法是旋流分離器分離。旋流分離器是一種分離分級(jí)設(shè)備，利用離心沉降原理，在一定的壓力下，將兩相或多相混合液分離開(kāi)。沉積下來(lái)的重相聚集在旋流分離器的底部并被排出，而分離出的上清液由溢流口排出，該部分水質(zhì)與原水相比，水質(zhì)明顯改善，沉積物去除率達(dá)到80%以上，SS能降低36%～90%，COD能降低15%～80%[69-70]。目前，storm kingTM旋流分離器、EPA旋流分離器和fluidsepTM旋流分離器是3種最常用于CSOs污染治理的旋流分離器[71]。Luyckx等[72]發(fā)現(xiàn)在實(shí)際降水情況下，當(dāng)處理效率高于70%時(shí)，storm kingTM旋流分離器比溢流堰更經(jīng)濟(jì)。在意大利，Sullivan等[73]對(duì)EPA旋流分離器進(jìn)行了為期2年的降水監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)EPA旋流分離器對(duì)顆粒物的分離效果主要取決于進(jìn)水的污染物濃度，其中SS占主導(dǎo)作用。PISANO等[74]通過(guò)研究5場(chǎng)不同的降水事件，發(fā)現(xiàn)fluidsepTM旋流分離器能去除32%～91%的TSS。因占地面積小、建設(shè)費(fèi)用低，旋流分離器分離技術(shù)是歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家最常用的CSOs污染控制技術(shù)[75]，但旋流分離器在國(guó)內(nèi)的CSOs污染控制中應(yīng)用還比較少，需要加強(qiáng)研究。

b. 物理化學(xué)方法。物理化學(xué)方法是CSOs污染末端控制常用的方法。沉淀技術(shù)是最早被用于CSOs污染控制的技術(shù)之一，早期的沉淀池主要是指?jìng)鹘y(tǒng)城市污水處理工藝中的一級(jí)處理單元，置于沉砂池之后，例如，1998年德國(guó)建有近2萬(wàn)個(gè)沉淀池用于處理CSOs污染，約占整個(gè)國(guó)家CSOs污染處理系統(tǒng)的一半，該處理設(shè)施對(duì)CSOs污染中的SS去除率為55%～75%[76]。為了減少沉淀池的占地面積，一級(jí)化學(xué)強(qiáng)化技術(shù)——混凝沉淀被提出，通過(guò)投加價(jià)格低廉的混凝劑，提高了沉淀池對(duì)CSOs污染的去除效果，對(duì)COD和TP的去除率達(dá)到50%～80%，SS的去除率增加到70%～90%[77]，目前，混凝沉淀技術(shù)正被廣泛應(yīng)用于CSOs污染處理中。但是混凝沉淀工藝中藥劑投加量不易控制，暴雨時(shí)易造成二次污染[78]。為進(jìn)一步減少藥劑的投加量，并提高污染去除效率，磁混凝技術(shù)被提出并應(yīng)用于處理CSOs污染，在最佳投加量下，磁混凝技術(shù)的TP和COD去除率分別能達(dá)到96.79%和96.31%[79]。為了控制CSOs中攜帶的病原微生物，往往需要在CSOs污染控制的最后過(guò)程中進(jìn)行消毒，目前運(yùn)用最多的消毒技術(shù)有氯消毒、臭氧消毒和紫外消毒3種。一般而言，消毒方法的選擇是根據(jù)當(dāng)?shù)氐腃SOs水量來(lái)確定的[80]。

4 研究展望

CSOs污染主要來(lái)源于管道沉積物。其污染物以懸浮態(tài)為主，與暴雨徑流存在明顯的初始沖刷效應(yīng)，導(dǎo)致CSOs污染成為重要的季節(jié)性水源污染源、突出的瞬時(shí)污染源。我國(guó)合流制管道、沿河截污管道如何有效控制溢流仍需進(jìn)一步研究，建議從以下兩方面開(kāi)展溢流污染控制研究：

a. CSOs污染特性。監(jiān)測(cè)降水徑流、管網(wǎng)流量、溢流水質(zhì)相互關(guān)系及其變化規(guī)律，調(diào)查合流制管道沉積物沉積、沖刷、污染組成和釋放規(guī)律，為后續(xù)溢流污染治理提供污染源參數(shù)。

b. CSOs污染防控關(guān)鍵技術(shù)。明確管道結(jié)構(gòu)、沖洗方式和設(shè)施工藝對(duì)管道沉積物沉積、沖刷和釋放規(guī)律的影響，優(yōu)化合流制管道、截流井和排口凈化技術(shù)，提出工藝組合，形成溢流污染控制的技術(shù)解決方案。